JP5451003B2 - タービンにおいて偏心度を低下させ真円度を高める装置及び方法 - Google Patents

タービンにおいて偏心度を低下させ真円度を高める装置及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5451003B2
JP5451003B2 JP2008210265A JP2008210265A JP5451003B2 JP 5451003 B2 JP5451003 B2 JP 5451003B2 JP 2008210265 A JP2008210265 A JP 2008210265A JP 2008210265 A JP2008210265 A JP 2008210265A JP 5451003 B2 JP5451003 B2 JP 5451003B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clearance
turbine
casing
information
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008210265A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009052547A (ja
Inventor
フォア・ツァン
ケネス・ニール・ウェイリング
ジェイソン・アレン・シール
ディーン・マシュー・エリックソン
マイケル・フランシス・ミカルスキ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2009052547A publication Critical patent/JP2009052547A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5451003B2 publication Critical patent/JP5451003B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

本明細書における教示は、タービンにおいて偏心度を低下させ真円度を高めることに関し、具体的には、冷却を制御するための技術的方法に関する。
空気インピンジメント冷却は、小型ガスタービンのケーシング温度を制御すると共に回転動翼及び組合さる内側ケーシング表面間のクリアランスを減少させかつ維持するために使用されてきた。ガスタービンでの空気インピンジメント冷却システムでの1つの問題は、大型の一様でなく非標準的なケーシング表面全体で均一な熱伝達率を達成することができる能力である。小型ガスタービンでは、通常、小さいインピンジメント孔及び短い表面へのノズル距離が使用される。これらの要因は、ケーシングに必要な高い熱伝達率を生じさせる。小さいインピンジメント冷却孔を用いることの1つの有害な影響は、孔を通しての大きな圧力効果差で作動させる必要があることである。このことにより、正味効率に悪影響を及ぼす望ましくない高い冷却空気供給圧力が必要となる。
インピンジメント冷却は、タービンクリアランス制御の方法として航空機エンジンに適用されてきた。しかし、航空機エンジンで使用されるインピンジメントシステムは、幾つかのタービン用途では使用することができない。航空機エンジンに適用するシステムは、冷却媒体として圧縮機から抽出した空気を使用する。設計熱伝達率には低い空気温度が必要とされるので、他の幾つかのガスタービンでは圧縮機抽出空気を使用することは実用可能でない。例えば、他の幾つかのガスタービンは、航空機エンジンと比較して複雑なマニホルド設計を必要とする著しく大きい非均一ケーシング表面を有する。また、そのようなガスタービンではケーシング厚さ及びケーシング厚さ変動が、極めて大きなものとなる。
ガスタービンケーシングにおける偏心度及び非真円度に関する問題は、ロータとステータとの間の摩擦その他の機械的な問題である。これは、出力効率を低下させる。この問題は主として、ガスタービンの低温時形成クリアランスを増大させることによって対処されているが、この対処法では、効率の問題は解決させず、効率はさらに低下する。
インピンジメント空気を用いて冷却を行う幾つかの装置が知られている。例えば、1つのシステムは、タービンのケーシングに取付けられたインピンジメント冷却マニホルドを含み、この場合、インピンジメント冷却マニホルドは、インピンジメント冷却マニホルドの表面に複数のインピンジメント孔と、インピンジメント冷却マニホルドの複数のインピンジメント孔全体にわたってタービンのケーシングを冷却する空気流を供給してタービンのタービン動翼の先端とシュラウドとの間のクリアランスを制御するブロワとを含む。そのようなシステムはある一定の利点を有するが、冷却全体にわたってより優れた制御を行って性能をさらに向上させるのが望ましい。
米国特許出願公開第2008/0089780号明細書
従って、ガスタービンにおいてクリアランス制御を行うことができるインピンジメント冷却システムの必要性が存在する。このシステムは、目標とするケーシング表面に対して必要な熱伝達率を与え、またケーシングに対する空気の流量全体にわたって高度の制御を行えるのが好ましい。本明細書では、そのようなシステムを開示する。
一実施形態では、ガスタービンを開示し、本ガスタービンは、その先端とケーシングとの間にクリアランスが形成されるようにケーシング内に配置された複数のタービン動翼と、クリアランスとは反対側のケーシングに近接して配置されかつ各々その表面に複数のインピンジメント孔を含む複数のマニホルドと、クリアランス情報源と、クリアランス情報に従ってマニホルドのうちの所定のマニホルドに複数の流量制御装置を通して冷却空気を供給する冷却空気源とを含む。
別の実施形態では、ガスタービンエンジン用の流量調整式インピンジメント空気冷却システムを開示し、本システムは、ガスタービンのケーシングに近接しかつケーシング内のタービン動翼の先端との間のクリアランスとは反対側の配置され各々その表面に複数のインピンジメント孔を含む複数のマニホルドと、クリアランス情報を提供する少なくとも1つのクリアランス測定装置と、複数のマニホルドへの冷却空気流量を制御する複数の流量制御装置と、クリアランス情報に従ってマニホルドのうちの所定のマニホルドに複数の流量制御装置を通して冷却空気を供給する冷却空気源とを含む。
さらに別の実施形態では、ガスタービンのタービン動翼の先端とケーシングとの間のクリアランスを制御する方法を開示し、本方法は、クリアランス情報を受信する段階と、ケーシングのセクションに供給することになる冷却空気量を決定する段階と、冷却空気源からケーシングの各セクションへの流量を調整してクリアランスを減少させる段階とを含む。
次に、幾つかの図において同様の要素には同じ参照符号を付した図面を参照する。
開示しているのは、ガスタービンエンジンにおける冷却マニホルドを使用してアクティブクリアランス制御を行うための方法及び装置である。各個々のマニホルドの冷却流量は、調整弁又はオリフィスのような装置によって調整される。クリアランス制御は、セクタにおける全体的偏心度及び非真円度並びに局所的クリアランスの情報を利用する。この情報は、クリアランスプローブの使用を含む様々な方法で収集することができる。方法及び装置をより詳細に説明する前に、ガスタービンの一部の態様を全体として説明する。
次に図1に転じると、この図には、ガスタービン110の例示的な実施形態を示している。ガスタービン110は、圧縮機セクション112、燃焼器セクション114及びタービンセクション116を含む。ガスタービン110はまた、圧縮機ケーシング118及びタービンケーシング120を含む。圧縮機ケーシング118及びタービンケーシング120は、ガスタービン110の大部分を囲む。タービンセクション116は、シャフト並びに複数の回転及び固定タービン動翼122の組を含む。
さらに図2及び図3を参照すると、タービンケーシング120は、ケーシング120の内面に取付けられたシュラウド126を含むことができる。シュラウド126は、回転タービン動翼122の先端123に近接して配置されて、先端123を通過する空気漏洩を最少にすることができる。動翼122の先端123とシュラウド126との間の距離はクリアランス128と呼ばれる。なお、各タービン段のクリアランス128は、動翼122及びケーシング120の異なる熱膨張特性によって一定していない。
ガスタービンの効率に主に効果のあるものは、動翼先端123とケーシング120又はシュラウド126との間のクリアランス128(図2に示すような)を通り抜ける空気及び排出ガス漏洩の量である。タービン動翼122及びタービンケーシング120の異なる熱膨張特性のために、クリアランス128は、タービン110が過渡状態を通して着火からベース負荷定常状態に移行するにつれて、大きく変化する可能性がある。その作動シーケンスを含むクリアランス制御システムは、運転状態の間における特有のクリアランス特性に対処する手段を与えることができる。制御システムの不正確な設計及び/又はシーケンスにより、それぞれのケーシングシュラウド126との間の先端123の過度の摩擦を招く可能性があり、これによりクリアランス128の寸法の増大及び性能の低下が生じるおそれがある。
図3の例示的な実施形態に示すように、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700を使用して、タービンシュラウド126と動翼先端123のそれぞれの組との間の所望のクリアランス128を減少させかつ維持することができる。図3を参照すると、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700は、冷却空気131(供給)源を含む。冷却空気131源は、例えば圧縮機112(図1)及び/又は図示したブロワ130並びに流量制御ダンパ132を含むことができる。冷却空気131源はさらに、コントローラ160のような制御構成要素とのインタフェースを備えかつ制御構成要素により作動する電気機械構成要素を含むことができる。
流量調整式インピンジメント空気冷却システム700内にさらに含まれているのは、相互連結配管134、分配ヘッダ136、流量絞り弁又はオリフィス138、及び一連のインピンジメント冷却マニホルド140である。インピンジメント冷却マニホルド140の各々は、タービンケーシング120に取付けることができる。図3の例示的な実施形態では、複数のインピンジメントマニホルド140は、タービンケーシング120の円周部の周りに取付けられる。インピンジメント冷却ブロワ130は、周囲空気から空気を取り入れ、この空気を流量制御ダンパ132、相互連結配管134、分配ヘッダ136、流量絞り弁又はオリフィス138を通してインピンジメント冷却マニホルド140内に吹き込む。ブロワ130は、圧縮機、ファン又は噴射装置を含むあらゆる送風装置とすることができる。インピンジメント冷却マニホルド140は、タービンケーシング120に対して均一な熱伝達率をもたらすことを保証する。流量調整式インピンジメント空気冷却システム700は、本明細書に開示した構成要素に限定されるものではなく、空気がインピンジメント冷却マニホルド140に沿って流れるのを可能にするあらゆる構成要素を含むことができる。
図3にさらに示しているのは、制御構成要素の態様である。この図示した実施形態では、制御構成要素に含まれているのは、コントローラ160及び制御ライン161である。制御ライン161は、コントローラ160と複数のクリアランスプローブ701(図3にはその一部だけを示す)との間での通信を可能にする。クリアランスプローブ701は、通信ライン161を介してコントローラ160にクリアランス情報を伝達する。コントローラ160は、クリアランス情報を利用して命令を作成し、複数の流量レギュレータ702にコマンドを与える。図3には流量レギュレータ702のうちの1つだけを、クリアランスプローブ701のうちの1つからの信号に応答してコントローラ160から信号を受信するものとして図示しているが、他の流量レギュレータ702も同様に、プローブ701及び/又は他のデータの1つ又はそれ以上からの信号に応答して制御することができる。例えば、流量レギュレータ702は、制御弁、並びに/或いはポジショナ、トランスフォーマ、レギュレータ、アクチュエータ、マニュアルオペレータ、スナッバ、リミットスイッチ及び他のそのような装置などの二次装置の形態のものとすることができる。流量レギュレータ702は、命令により流量絞り弁138を調整する。従って、各マニホルド140に対する冷却空気流量は、個別に調整され、ケーシング120の冷却はセクションごとに達成される(ここでは、各セクションは一般的にマニホルド140に対応する)。
コントローラ160は、従来型のP−I−D制御装置及び/又はコンピュータプログラムを用いたコンピュータ制御装置の形態を含むあらゆる機械的、電気的及び/又は光学的形態として実施することができる。論理機能を実行するための実行可能な命令の順序付き列記を含むコンピュータプログラムは、命令実行システム、装置又はデバイスが使用する或いはそれらと関連して使用するためのあらゆるコンピュータ可読媒体内に具体化することができ、これら命令実行システム、装置又はデバイスには、コンピュータベースのシステム、プロセッサ内臓システム、或いは命令実行システム、装置又はデバイスから命令を取り出しかつその命令を実行することができる他のシステムなどがある。本明細書に関連して、「コンピュータ可読媒体」というのは、命令実行システム、装置又はデバイスが使用する或いはそれらと関連して使用するためのプログラムを収納し、記憶し、伝達し、伝播し又は移送することができるあらゆる手段とすることができる。コンピュータ可読媒体は、それに限定されないが、例えば電子、磁気、光学、電磁気、赤外線又は半導体のシステム、装置、デバイス或いは伝播媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体のさらに特異な実施例(非網羅的なリスト)には、以下のもの、すなわち1つ又はそれ以上のワイヤを有する電気接続部材(電子)、携帯型コンピュータディスケット(磁気)、ランダムアクセスメモリ(RAM)(電子)、読取り専用メモリ(ROM)(電子)、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EPROM又はフラッシュメモリ)(電子)、光ファイバ(光)及び携帯型コンパクトディスク読取り専用メモリ(CDROM)(光)が含まれることになる。コンピュータ可読媒体は、プログラムを例えばペーパ又は他の媒体の光学的スキャンにより電子的に捕捉し、次に必要に応じて適当な方法で翻訳、解釈又は別処理しかつその後コンピュータメモリに記憶させることができる場合には、その上にプログラムを印刷したペーパ又は別の適当な媒体とさえすることができることに注目されたい。さらに、本発明の特定の実施形態の技術的範囲は、本発明の好ましい実施形態の機能をハードウェア又はソフトウェア構成媒体内に具体化した論理として実現することを含む。
推測できるように、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700は、一般的に信号収集、処理及び構成要素制御のために使用する多様な構成要素を含むことができる。それらの構成要素には、プロセッサ、メモリ、記憶装置、電源、機械可読媒体上に記憶させた機械可読命令の組(すなわち、ソフトウェア)、ワイヤ、ケーブル、光ファイバ、接続部材、結合装置、インタフェース(無線手段を含む)及び他のそのような構成要素のうちの少なくとも1つが含まれる。従って、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700の実施形態は、クリアランス情報を受信しかつ流量レギュレータ702の各々を制御するためのソフトウェアを含む。制御は、リアルタイム基準で(つまり、タービン110の運転時にクリアランス制御を開始するのを使用者又は設計者が望む通りに敏速に)行うことができる。クリアランス情報以外にも局所ケーシング温度、振動データ及び他のプロセスパラメータを含む他の入力データも使用することができる。
技術的効果は、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700が、機械可読媒体上に記憶させた機械実行可能命令を含み、その命令により、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700及びその構成要素の作動を行うことができることである。
図4及び図5に示す例示的な実施形態を参照すると、インピンジメント冷却マニホルド140は、タービンケーシング120の目標領域の外形に合わせて設計することができる。各インピンジメント冷却マニホルド140は、供給管1144を備えた上部プレート142、複数のインピンジメント孔148を備えた下部プレート146、側面部品、支持脚部150及び押え支持体152を含むことができる。インピンジメント孔148により、空気がインピンジメント冷却マニホルド140からタービンケーシング120に流れてタービンケーシング120を選択的に冷却することが可能になる。
インピンジメント孔148は一般的に、アレイとして配置される。例示的な実施形態では、インピンジメント孔148は、約1.25インチ〜約2.5インチの範囲で間隔を置いて配置することができる。例示的な実施形態では、個々のインピンジメント孔148は、約0.12インチ〜約0.2インチの寸法とすることができる。タービンケーシング幾何学形状の非均一性を補うためには、各種の孔寸法及び間隔が必要となる。下部プレート146上のインピンジメント孔148の寸法及び配置は、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700が目標とするケーシング全体にわたって均一な熱伝達率をもたらす。しかし、インピンジメント孔は、それらの寸法又は間隔に限定されるものではない。上部プレート142と下部プレート146との間の距離も内部圧力変動を最少にするような寸法にして、それにより均一な冷却孔圧力比を得るようにすることができる。
インピンジメント冷却マニホルド下部プレート146とタービンケーシング120との間のギャップ距離は、熱伝達率に影響を与える。ギャップが大きすぎると、最適ではない熱伝達率が生じる可能性がある。ギャップが小さすぎると、最適ではなくかつ均一でない熱伝達率が生じる可能性がある。例示的な実施形態では、約0.5インチ〜約1.0インチの範囲のギャップにより、好適な熱伝達率が得られる。しかし、ギャップは、この範囲に限定されるものではなく、好適な熱伝達率をもたらすあらゆる距離とすることができる。
図6に示すように、複数のインピンジメント冷却マニホルド140は、目標冷却領域上に(すなわち、クリアランス128とは反対側の)直接タービンのケーシング120に取付けられる。インピンジメント冷却マニホルド140は、その端縁部とケーシングから離れたあらゆる突出物との間に十分な間隔が存在するように配置される。それにより、空気がインピンジメント孔148を通って流れてインピンジメント冷却マニホルド140の下方から環境に排出される自由通路が形成される。例示的な実施形態では、2つの隣接するインピンジメント冷却マニホルド140間の間隔は、約1インチ〜約30インチとすることができ、またケーシング突出物及びフランジ継手に応じて決まる。この間隔は、これらの寸法に限定されるものではなく、あらゆる好適な距離で間隔を置いて配置することができる。インピンジメント冷却マニホルド140はまた、水平分割継手を含む軸方向フランジの全てに対してインピンジメント冷却を与えることができる。
次に図7を参照すると、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700の別の実施形態を示している。図7において、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700は、運転時にクリアランスを測定(すなわち、オンライン測定)するための装置を含む。この実施形態では、クリアランスを測定するための装置は、複数のクリアランスプローブ701を含む。例示的なクリアランスプローブ701の実施形態には、機械、電気、電気機械、磁気、電磁気、光学並びに他の技術のうちの少なくとも1つの使用によって作動するプローブが含まれる。クリアランスプローブ701は一般的に、均等に分散配置されて、例えばタービンケーシング120の近接度を測定することなどによってクリアランス128の態様の検知を行う。クリアランスを測定するための装置により、インピンジメント冷却マニホルド140の各々についてのクリアランス情報が得られる。
また、流量調整式インピンジメント空気冷却システム内に含まれているのは、複数の流量制御装置である。図示した実施形態では、流量制御装置は流量レギュレータ702を含む。流量レギュレータ702の各々は、供給管144からそれぞれのインピンジメント冷却マニホルド140への冷却空気流量を調整するようになっている。従って、流量レギュレータ702を使用することによって、タービンケーシング120の選択部分に対する冷却空気流量を微細に調整することが可能になる。
流量調整式インピンジメント空気冷却システム700の別の実施形態では、インピンジメント冷却マニホルド140の各々に必要な冷却量が、既知である場合がある。それは、偏心度及び非真円度のパターンが既知である場合(幾つかのガスタービン110の場合にそうである可能性があるような)のケースである可能性がある。従って、この実施形態では、クリアランスを測定するための装置は、ガスタービン110内に直接は組込まれない。つまり、例えばクリアランスを測定するための装置(すなわち、クリアランス情報源)は、設計、組立又は保守整備時に測定(すなわち、オフライン測定)を行うために使用する装置を含むことができる。その非限定的な実施例には、光学装置(例えば、光学検知システム)、無線周波数装置(例えば、マイクロ波検知システム)、磁気装置(例えば、磁気検知システム)、並びにマイクロメータ、カリパス、フィーラゲージ及びそれらのデジタル又はアナログ実施形態のような機械装置が含まれる。
さらに、流量制御装置は、流量レギュレータ702の代わりに又は流量レギュレータ702に加えて複数の適当な寸法のオリフィスとすることができる。本明細書で使用する場合に、「オリフィス」という用語は、所望の量まで流量を制限するような所定の特性を示す流量絞りを意味する。
さらに、場合によっては、作動状態に基づいて流れ構造の調整を行うソフトウェアを含むことができる。
従って、主としてガスタービンの低温時形成クリアランスを増大させることによって対処されてきた偏心度及び非真円度の問題に対する従来の解決策に勝る利点が得られる。この利点には、摩擦の可能性の減少並びに効率の増大が含まれる。
幾つかの実施形態では、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700は、キットとして提供される。例えば、流量調整式インピンジメント空気冷却システム700は、既存のガスタービンのための改造取付けオプションとして提供することができる。幾つかの実施例では、改造取付けキットは、非限定的な実施例として、運転時にクリアランスを測定するためのクリアランス測定装置(例えば、上述したクリアランスプローブ701のような)、運転時に冷却空気流量を制御するための流量制御装置(上述した流量レギュレータ702のような)、複数のインピンジメント冷却マニホルド140、及び冷却空気131源を含む。必要に応じて他の装置を含むことができる。例えば、このキットは、コントローラ、プロセッサ、記憶装置、メモリ、通信構成要素、インタフェース、電気機械ユニット(例えば、流量レギュレータ702を作動させるサーボ機構など)、及び機械可読媒体上に記憶されかつ流量調整式インピンジメント空気冷却システム700の作動を制御する機械実行可能命令のような処理構成要素を含むことができる。
本明細書で説明した技術は、ガスタービンに関して例示してきたが、本技術はまた、オイル、石炭燃焼、蒸気及び他の形式のタービン及び圧縮機を含む広範な他のタービン回転機械と関連させて使用することもできる。
例示的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、その要素に対して様々な変更を加えることができまたその要素を均等物で置き換えることができることは分かるであろう。さらに、本発明の本質的な技術的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的要件を本発明の教示に適合させるように多くの修正を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲内に属する全ての実施形態を含むことになることを意図している。
高出力ガスタービンの態様を示す断面図。 タービン動翼対シュラウドクリアランスの態様を示す拡大図。 インピンジメント冷却システムの態様を示す図。 インピンジメント冷却マニホルドの斜視図。 インピンジメント冷却マニホルドの断面図。 タービンケーシング上に設置したインピンジメント冷却マニホルドの斜視図。 クリアランスプローブ及びレギュレータを含むインピンジメント冷却システムの態様を示す図。
符号の説明
110 ガスタービン
112 圧縮機セクション
114 燃焼器セクション
116 タービンセクション
118 圧縮機
122 タービン動翼
120 タービンケーシング
126 シュラウド
123 先端
128 クリアランス
700 冷却システム
131 冷却空気
130 ブロワ
134 相互連結配管
136 分配ヘッダ
138 流量絞り弁又はオリフィス
140 インピンジメント冷却マニホルド
132 流量制御ダンパ
160 コントローラ
161 制御ライン
701 クリアランスプローブ
702 流量レギュレータ
142 上部プレート
144 供給管
146 下部プレート
148 インピンジメント孔
150 支持脚部
152 押え支持体

Claims (10)

  1. 動翼先端(123)とケーシング(120)との間にクリアランス(128)が形成されるように、ケーシング(120)内に配置された複数のタービン(110)動翼(122)と、
    ケーシング(120)に近接してクリアランス(128)とは反対側に配置された複数のマニホルド(140)であって、各々その表面に複数のインピンジメント孔(148)を含む複数のマニホルド(140)と、
    クリアランス(128)情報源と、
    クリアランス(128)情報に応じてマニホルド(140)のうちの所定のマニホルドに、複数の流量制御装置を通して冷却空気(131)を供給する冷却空気(131)源と
    を備え
    前記クリアランス(128)情報源がクリアランス(128)のオンライン測定用装置及びオフライン測定用装置のうちの1つを含み、
    前記クリアランス情報は、前記マニホルドと前記ケーシングの近接度を測定することにより得られた情報を含む
    ことを特徴とする、タービン(110)。
  2. 前記冷却空気(131)源は、前記クリアランス情報に加え、局所ケーシング温度及び振動データの少なくとも1つを使用することを特徴とする、請求項1に記載のタービン(110)。
  3. クリアランス(128)情報源が光学装置、無線周波数装置、磁気装置及び機械装置のうちの少なくとも1つを含む、請求項1記載のタービン(110)。
  4. 少なくとも1つの流量制御装置が流量レギュレータを含む、請求項1乃至3のいずれか1項記載のタービン(110)。
  5. 少なくとも1つの流量制御装置がオリフィスを含む、請求項1乃至4のいずれか1項記載のタービン(110)。
  6. ガスタービン(110)の運転時にクリアランス(128)情報を受信して流量制御装置の各々を通る流量を調整するためのコントローラ(160)をさらに含む、請求項1乃至5のいずれか1項記載のタービン(110)。
  7. タービン(110)用の流量調整式インピンジメント空気冷却システム(700)であって、
    ガスタービン(110)のケーシング(120)に近接しかつケーシング内のタービン(110)動翼(122)の先端(123)との間のクリアランス(128)とは反対側に配置された複数のマニホルド(140)であって、各々その表面に複数のインピンジメント孔(148)を含む複数のマニホルド(140)と、
    クリアランス(128)情報を提供する少なくとも1つのクリアランス(128)測定装置と、
    複数のマニホルド(140)への冷却空気流量を制御する複数の流量制御装置と、
    クリアランス(128)情報に従ってマニホルド(140)のうちの所定のマニホルドに複数の流量制御装置を通して冷却空気(131)を供給する冷却空気(131)源と
    を備え
    前記クリアランス(128)測定装置がクリアランス(128)のオンライン測定用装置及びオフライン測定用装置のうちの1つを含み、
    前記クリアランス情報は、前記マニホルドと前記ケーシングの近接度を測定することにより得られた情報を含む
    ことを特徴とする、システム。
  8. システムの作動を制御するための処理構成要素をさらに含む、請求項7記載のシステム。
  9. 処理構成要素が、コントローラ(160)、プロセッサ、記憶装置、メモリ、通信構成要素、インタフェース、電気機械ユニット、及び機械可読媒体上に記憶させた機械実行可能命令のうちの少なくとも1つを含む、請求項8記載のシステム。
  10. 少なくとも1つのクリアランス(128)測定装置が光学装置、無線周波数装置、磁気装置及び機械装置のうちの少なくとも1つを含む、請求項7記載のシステム。
JP2008210265A 2007-08-23 2008-08-19 タービンにおいて偏心度を低下させ真円度を高める装置及び方法 Active JP5451003B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/843,926 US8152446B2 (en) 2007-08-23 2007-08-23 Apparatus and method for reducing eccentricity and out-of-roundness in turbines
US11/843,926 2007-08-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009052547A JP2009052547A (ja) 2009-03-12
JP5451003B2 true JP5451003B2 (ja) 2014-03-26

Family

ID=40280468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008210265A Active JP5451003B2 (ja) 2007-08-23 2008-08-19 タービンにおいて偏心度を低下させ真円度を高める装置及び方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8152446B2 (ja)
JP (1) JP5451003B2 (ja)
CN (1) CN101382087B (ja)
CH (1) CH697808B1 (ja)
DE (1) DE102008044435A1 (ja)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8123406B2 (en) * 2008-11-10 2012-02-28 General Electric Company Externally adjustable impingement cooling manifold mount and thermocouple housing
JP5254112B2 (ja) * 2009-04-02 2013-08-07 株式会社東芝 ガスタービン発電設備およびそのクリアランスコントロールシステムバックアップ空気の供給方法
GB2469490B (en) * 2009-04-16 2012-03-07 Rolls Royce Plc Turbine casing cooling
US8177483B2 (en) * 2009-05-22 2012-05-15 General Electric Company Active casing alignment control system and method
GB201013723D0 (en) * 2010-08-17 2010-09-29 Rolls Royce Plc Manifold mounting arrangement
EP2574732A2 (en) * 2011-09-29 2013-04-03 Hitachi Ltd. Gas turbine
US9151176B2 (en) * 2011-11-22 2015-10-06 General Electric Company Systems and methods for adjusting clearances in turbines
CN103133060B (zh) * 2011-11-25 2015-10-21 中航商用航空发动机有限责任公司 燃气涡轮发动机及控制涡轮机匣和转子叶片间间隙的方法
US9039350B2 (en) * 2012-01-09 2015-05-26 General Electric Company Impingement cooling system for use with contoured surfaces
EP2813685B1 (en) * 2012-02-10 2019-04-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Disc shaft center adjusting mechanism in gas turbine
EP2664746A3 (en) * 2012-05-16 2014-04-23 General Electric Company Systems and methods for adjusting clearances in turbines
US20130330187A1 (en) * 2012-06-11 2013-12-12 General Electric Company Method and apparatus for mitigating out of roundness effects at a turbine
US9341074B2 (en) * 2012-07-25 2016-05-17 General Electric Company Active clearance control manifold system
US9127558B2 (en) 2012-08-01 2015-09-08 General Electric Company Turbomachine including horizontal joint heating and method of controlling tip clearance in a gas turbomachine
CN103775139B (zh) * 2012-10-26 2015-09-23 中航商用航空发动机有限责任公司 涡轮发动机的间隙控制系统及涡轮发动机的间隙控制方法
US8820091B2 (en) * 2012-11-07 2014-09-02 Siemens Aktiengesellschaft External cooling fluid injection system in a gas turbine engine
FR3002972B1 (fr) * 2013-03-06 2015-04-17 Snecma Dispositif de ventilation d'un carter de stator d'une turbomachine comprenant un ajustement en direction axiale
US9453429B2 (en) 2013-03-11 2016-09-27 General Electric Company Flow sleeve for thermal control of a double-wall turbine shell and related method
US8920109B2 (en) * 2013-03-12 2014-12-30 Siemens Aktiengesellschaft Vane carrier thermal management arrangement and method for clearance control
US9458731B2 (en) * 2013-03-13 2016-10-04 General Electric Company Turbine shroud cooling system
EP2927433B1 (en) * 2014-04-04 2018-09-26 United Technologies Corporation Active clearance control for gas turbine engine
EP2987966A1 (de) * 2014-08-21 2016-02-24 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbine mit in Ringsektoren unterteiltem Kühlringkanal
US9897318B2 (en) 2014-10-29 2018-02-20 General Electric Company Method for diverting flow around an obstruction in an internal cooling circuit
US20160326915A1 (en) * 2015-05-08 2016-11-10 General Electric Company System and method for waste heat powered active clearance control
JP6649147B2 (ja) 2016-03-25 2020-02-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 回転機械のケーシング支持部の冷却装置及び回転機械、並びに回転機械のケーシング支持部の冷却方法
US10612409B2 (en) 2016-08-18 2020-04-07 United Technologies Corporation Active clearance control collector to manifold insert
JP6938139B2 (ja) * 2016-11-28 2021-09-22 三菱パワー株式会社 蒸気タービン装置
GB201700361D0 (en) * 2017-01-10 2017-02-22 Rolls Royce Plc Controlling tip clearance in a turbine
EP3489466B1 (en) * 2017-11-24 2021-08-25 Ansaldo Energia Switzerland AG Gas turbine assembly
FR3089545B1 (fr) * 2018-12-07 2021-01-29 Safran Aircraft Engines Dispositif de refroidissement d’un carter de turbine pour une turbomachine
JP7300944B2 (ja) 2019-09-11 2023-06-30 三菱重工業株式会社 蒸気タービン

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59113210A (ja) * 1982-12-20 1984-06-29 Hitachi Ltd 蒸気タ−ビンの間隙制御方式
US5116199A (en) * 1990-12-20 1992-05-26 General Electric Company Blade tip clearance control apparatus using shroud segment annular support ring thermal expansion
US5281085A (en) * 1990-12-21 1994-01-25 General Electric Company Clearance control system for separately expanding or contracting individual portions of an annular shroud
US5212940A (en) * 1991-04-16 1993-05-25 General Electric Company Tip clearance control apparatus and method
JP2954797B2 (ja) * 1992-10-05 1999-09-27 株式会社東芝 蒸気タ−ビンの強制冷却装置
JPH0932580A (ja) * 1995-07-12 1997-02-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン翼チップクリアランス制御装置
JP2002285803A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 Toshiba Corp ガスタービンクリアランス制御装置
FR2867806B1 (fr) * 2004-03-18 2006-06-02 Snecma Moteurs Dispositif de pilotage de jeu de turbine a gaz a equilibrage des debits d'air
JP2006037855A (ja) * 2004-07-28 2006-02-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 車室ケーシング及びガスタービン

Also Published As

Publication number Publication date
CN101382087A (zh) 2009-03-11
CH697808A2 (de) 2009-02-27
US20090053035A1 (en) 2009-02-26
CH697808B1 (de) 2012-06-15
CN101382087B (zh) 2014-08-06
US8152446B2 (en) 2012-04-10
DE102008044435A1 (de) 2009-02-26
JP2009052547A (ja) 2009-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5451003B2 (ja) タービンにおいて偏心度を低下させ真円度を高める装置及び方法
US7837429B2 (en) Predictive model based control system for heavy duty gas turbines
JP5328130B2 (ja) ヘビーデューティーガスタービン用のタービンケースインピンジメント冷却
CN101372898A (zh) 用于涡轮叶片尖端间隙控制的方法和设备
JP2005264936A (ja) 空気流を平衡化すると同時にガスタービンの間隙を調整する装置
US7708518B2 (en) Turbine blade tip clearance control
US8483931B2 (en) Active pattern factor control for gas turbine engines
US20170356344A1 (en) Systems and Methods to Control Combustion Dynamic Frequencies
JP2008196490A (ja) インピンジメント冷却マニホルド用の一体型支持体/熱電対ハウジング並びに冷却法
US11002284B2 (en) Impeller shroud with thermal actuator for clearance control in a centrifugal compressor
JP2008180220A (ja) 高馬力ガスタービン用の予測モデル式制御システム
EP1854961A2 (en) Clearance control apparatus
JP5614971B2 (ja) 外部から調節可能なインピンジメント冷却マニホルドマウント及び熱電対ハウジング
US9810091B2 (en) Smart active clearance control between a rotor blade and a shroud
US20090277185A1 (en) Proportional fuel pressure amplitude control in gas turbine engines
Willems Modeling and bounded feedback stabilization of centrifugal compressor surge
JP6176722B2 (ja) ガスタービンケーシングの温度制御装置
JP2022055337A (ja) 温度に基づいたガスタービンの制御および方法
JP2008240730A (ja) インピンジメント冷却マニホルド用の取付けシステム
US11293298B2 (en) Heat transfer coefficients in a compressor case for improved tip clearance control system
CN114592927A (zh) 具有压电致动器的快速响应主动间隙控制系统
JPS5935723A (ja) ガスタ−ビン燃焼器

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20110210

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110818

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120814

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121106

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130128

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130502

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5451003

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250